RU2807127C1 - Method of power supply for passenger cars of a special train of the railway troops - Google Patents
Method of power supply for passenger cars of a special train of the railway troops Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807127C1 RU2807127C1 RU2022128566A RU2022128566A RU2807127C1 RU 2807127 C1 RU2807127 C1 RU 2807127C1 RU 2022128566 A RU2022128566 A RU 2022128566A RU 2022128566 A RU2022128566 A RU 2022128566A RU 2807127 C1 RU2807127 C1 RU 2807127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar panels
- car
- solar
- passenger cars
- railway
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Заявленное изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к перспективным способам электроснабжения пассажирских вагонов в составе специальных поездов, предназначенных для выполнения задач по сопровождению воинских эшелонов и проведению восстановительных работ на объектах железнодорожного транспорта в условиях чрезвычайных ситуаций и вооруженных конфликтов. Эта задача может быть решена при использовании перспективных источников электрической энергии, например солнечных батарей.The claimed invention relates to the field of railway transport, namely to promising methods of power supply to passenger cars as part of special trains designed to carry out tasks of escorting military trains and carrying out restoration work at railway transport facilities in emergency situations and armed conflicts. This problem can be solved by using promising sources of electrical energy, such as solar panels.
Специфика работы специальных поездов состоит в том, что очень часто они выполняют работу по восстановлению железнодорожных путей или сопровождению воинских эшелонов при небольших скоростях движения или находясь в состоянии покоя, а в качестве тяговой силы используется маневровый тепловоз.The specificity of the operation of special trains is that very often they perform work to restore railway tracks or escort military trains at low speeds or while at rest, and a shunting diesel locomotive is used as traction force.
Как известно, существует несколько способов осуществления питания пассажирских вагонов электроэнергией. Так, при централизованной системе питание поступает от локомотива, что в нашем случае невозможно, так как маневровый тепловоз не имеет возможности подключения внешних потребителей. При выполнении работ на малых скоростях или при стоянке на месте не будет работать подвагонный генератор, применяемый в пассажирских вагонах, так как для его работы необходима скорость не менее 35 км/ч.As is known, there are several ways to power passenger cars with electricity. Thus, with a centralized system, power comes from the locomotive, which in our case is impossible, since the shunting diesel locomotive does not have the ability to connect external consumers. When performing work at low speeds or when standing still, the undercar generator used in passenger cars will not work, since its operation requires a speed of at least 35 km/h.
Известен способ питания нагрузки постоянным током с помощью солнечных батарей (патент RU 2 287 885 С1) через стабилизированный преобразователь, предусматривающий дополнительный источник напряжения (вольтодобавочный элемент) в цепи первичного источника (солнечной батареи), повышающий эффективность его использования, причем включение дополнительного источника напряжения в работу производится при снижении напряжения солнечной батареи на величину не менее напряжения дополнительного источника.There is a known method of powering a load with direct current using solar panels (patent RU 2 287 885 C1) through a stabilized converter, which provides an additional voltage source (voltage booster element) in the circuit of the primary source (solar battery), increasing the efficiency of its use, and the inclusion of an additional voltage source in work is performed when the voltage of the solar battery decreases by an amount not less than the voltage of the additional source.
Известен способ заряда аккумулятора от солнечной батареи (патент RU 2 479 091 С1), включающий отбор части мощности, генерируемой солнечной батареей, путем преобразования части электрического тока, протекающего через солнечную батарею, формирование дополнительного источника напряжения в цепи солнечной батареи, и включения дополнительно источника напряжения при снижении напряжения солнечной батареи, отличающийся тем, что дополнительно отбирают часть мощности, генерируемой солнечной батареей, путем преобразования части электрического тока, протекающего через аккумулятор, формируют дополнительный источник тока, параллельный солнечной батареи, при этом дополнительный источник напряжения включают при снижении напряжения солнечной батареи до значения, меньшего заданного напряжения заряда аккумулятора, а при напряжении солнечной батареи, превышающем напряжение заряда аккумулятора, выключают дополнительный источник напряжения и включают дополнительный источник тока.There is a known method of charging a battery from a solar battery (patent RU 2 479 091 C1), which includes taking part of the power generated by the solar battery by converting part of the electric current flowing through the solar battery, forming an additional voltage source in the solar battery circuit, and turning on an additional voltage source when the voltage of the solar battery decreases, characterized in that they additionally select part of the power generated by the solar battery by converting part of the electric current flowing through the battery, forming an additional current source parallel to the solar battery, and the additional voltage source is turned on when the voltage of the solar battery decreases to value less than the specified battery charging voltage, and when the solar battery voltage exceeds the battery charging voltage, turn off the additional voltage source and turn on the additional current source.
Как недостаток представленных способов для энергоснабжения пассажирских вагонов специального поезда следует отметить сложность электрических схем, наличие дополнительных источников напряжения (вольтодобавочных элементов) и источников тока, наличие которых не обязательно для энергоснабжения пассажирских вагонов специального поезда от солнечных панелей, поскольку в данном случае они обеспечивают постоянные значения тока и напряжения при благоприятных погодных условиях.As a disadvantage of the presented methods for power supply of passenger cars of a special train, it should be noted the complexity of electrical circuits, the presence of additional voltage sources (voltage booster elements) and current sources, the presence of which is not necessary for power supply of passenger cars of a special train from solar panels, since in this case they provide constant values current and voltage under favorable weather conditions.
Согласно способу электроснабжения (https://energo.house/sol/solnechnye-batarei-na-dachu.html?) в составе солнечной электростанции используется сетевой инвертор, преобразующий постоянный ток от панелей или аккумуляторов в переменный ток 220 В для питания потребителей. Поскольку зарядка аккумуляторной батареи (АБ) пассажирского вагона и питание его потребителей осуществляются постоянным током, потребность в сетевом инверторе отсутствует.According to the power supply method (https://energo.house/sol/solnechnye-batarei-na-dachu.html?), the solar power plant uses a network inverter that converts direct current from panels or batteries into alternating current 220 V to power consumers. Since charging the battery of a passenger car and powering its consumers is carried out with direct current, there is no need for a network inverter.
Наиболее схожим вариантом использования солнечных батарей в системе питания пассажирских вагонов является техническое решение (патент RU 116108 U8), применимое для системы вентиляции пассажирского вагона, содержащая централизованную систему вентиляции, отличающуюся тем, что она снабжена системой дополнительной вентиляции, включающей подключенные к центральному процессорному устройству приточный и вытяжной вентиляторы, соединенные аккумуляторными батареями, связанными с фотоэлектрическими генераторами, установленными на крыше вагона, и с контроллерами.The most similar option for using solar panels in the power system of passenger cars is a technical solution (patent RU 116108 U8), applicable for the ventilation system of a passenger car, containing a centralized ventilation system, characterized in that it is equipped with an additional ventilation system, including a supply air supply connected to the central processing unit. and exhaust fans connected by batteries connected to photovoltaic generators mounted on the roof of the car and to controllers.
Предлагаемое техническое решение предназначено для энергоснабжения потребителей пассажирского вагона (6) и состоит из солнечных панелей (1), объединенных в солнечную батарею и установленных на крыше вагона (8) со следящим устройством, обеспечивающем оптимальный угол наклона солнечных панелей относительно солнца, подключенных к автономной системе питания вагона.The proposed technical solution is intended to supply power to consumers of a passenger car (6) and consists of solar panels (1), combined into a solar battery and installed on the roof of the car (8) with a tracking device that ensures the optimal angle of inclination of the solar panels relative to the sun, connected to an autonomous system carriage power supply.
Следящее устройство состоит из выпуклой полусферы (9) на крыше вагона (8); на которой расположены фотоэлементы (10), воспринимающие солнечную энергию, блока управления и серводвигателей продольного (11) и поперечного (12) наклона солнечных панелей (1).The tracking device consists of a convex hemisphere (9) on the roof of the car (8); on which photocells (10) that perceive solar energy, a control unit and servomotors for the longitudinal (11) and transverse (12) tilt of the solar panels (1) are located.
Солнечная панель крепится к рамке (14) через ось, закрепленную с одной стороны в опоре с подшипником (13), а с другой к опоре с вмонтированным серводвигателем для продольного наклона солнечной панели (12). Сама рамка (14) крепится к крыше вагона через упоры (15), в которых закреплены с одной стороны опоры с подшипниками, а с другой -опора с вмонтированным серводвигателем для поперечного наклона солнечной панели (12). Таким образом, солнечная панель имеет две степени свободы, что позволяет ей наклоняться в сторону солнца в определенных пределах.The solar panel is attached to the frame (14) through an axis fixed on one side in a support with a bearing (13), and on the other to a support with a built-in servomotor for longitudinal tilt of the solar panel (12). The frame itself (14) is attached to the roof of the car through stops (15), in which supports with bearings are fixed on one side, and a support with a built-in servomotor for the transverse tilt of the solar panel (12) on the other. Thus, the solar panel has two degrees of freedom, which allows it to tilt towards the sun within certain limits.
Так как каждый из фотоэлементов (10) на полусфере (9) установлен под различным углом к солнцу, то на них попадает различное количество солнечной энергии и, соответственно, каждый фотоэлемент вырабатывает различное количество электроэнергии. Каждому фотоэлементу соответствует определенное положение солнечной панели (а оно равно углу наклона самого фотоэлемента на выпуклой полусфере (9). По интенсивности поступающего света на каждый фотоэлемент в блоке управления определяется оптимальный угол наклона солнечных панелей (1). Команда от блока управления поступает на серводвигатели продольного (11) и поперечного (12) наклона солнечных панелей (1), в результате чего они устанавливаются под наиболее выгодным углом к солнцу, под которым на солнечную батарею попадает наибольшее количество солнечной энергии.Since each of the photocells (10) on the hemisphere (9) is installed at a different angle to the sun, they receive different amounts of solar energy and, accordingly, each photocell produces a different amount of electricity. Each photocell corresponds to a certain position of the solar panel (and it is equal to the angle of inclination of the photocell itself on a convex hemisphere (9). Based on the intensity of the incoming light to each photocell in the control unit, the optimal angle of inclination of the solar panels (1) is determined. The command from the control unit is sent to the longitudinal servomotors (11) and transverse (12) inclination of solar panels (1), as a result of which they are installed at the most favorable angle to the sun, at which the largest amount of solar energy falls on the solar battery.
Питание от солнечной батареи поступает на котроллер, а от него идет на зарядку аккумуляторных батарей.Power from the solar battery is supplied to the controller, and from it goes to charge the batteries.
Контроллер регулирует напряжение и ток, приходящий от солнечной батареи для поддержания надлежащего качества зарядки аккумуляторной батареи, накапливающей заряд. Он также обеспечивает питание приводов серводвигателей, необходимых для поворота солнечных панелей.The controller regulates the voltage and current coming from the solar panel to maintain proper charging quality of the storage battery. It also powers the servo motor drives needed to rotate the solar panels.
Поскольку напряжение, вырабатываемое солнечными панелями, может быть выше напряжения АБ, то целесообразна установка солнечного контроллера типа Maximum Power Point Tracking (MPPT). Соединение солнечных панелей осуществляется смешанным способом, то есть последовательно и параллельно посредством коннекторов типа МС4, обеспечивающих хороший контакт и герметичность соединения.Since the voltage generated by solar panels can be higher than the battery voltage, it is advisable to install a solar controller such as Maximum Power Point Tracking (MPPT). The connection of solar panels is carried out in a mixed way, that is, in series and in parallel using MC4 type connectors, which ensure good contact and tightness of the connection.
Таким образом, представленный способ электроснабжения пассажирских вагонов специального поезда с помощью солнечной батареи, подключенной к автономной системе питания вагона, позволяет обеспечить практически полную автономность пассажирских вагонов специальных поездов.Thus, the presented method of supplying power to passenger cars of a special train using a solar battery connected to the autonomous power system of the car makes it possible to ensure almost complete autonomy of passenger cars of special trains.
Сущность предлагаемого способа для электроснабжения пассажирских вагонов специального поезда поясняется на фигурах 1-4.The essence of the proposed method for power supply to passenger cars of a special train is illustrated in figures 1-4.
На фигуре 1 изображена структурная схема работы предлагаемого технического устройства:Figure 1 shows a block diagram of the operation of the proposed technical device:
поз. 1 - солнечные панели;pos. 1 - solar panels;
поз. 2 - аккумуляторная батарея пассажирского вагона;pos. 2 - battery of a passenger car;
поз. 3 - контроллер;pos. 3 - controller;
поз. 4 - потребители пассажирского вагона;pos. 4 - consumers of the passenger car;
поз 5. - серводвигатели,pos. 5. - servomotors,
На фигуре 2 изображен общий вид солнечных панелей, закрепленных на крыше пассажирского вагона:Figure 2 shows a general view of solar panels mounted on the roof of a passenger car:
поз. 1 - солнечные панели;pos. 1 - solar panels;
поз. 6 - кузов пассажирского вагона;pos. 6 - passenger car body;
поз. 7 - защитный кожухpos. 7 - protective casing
поз. 8 - крыша пассажирского вагонаpos. 8 - roof of a passenger car
поз. 9 - выпуклая полусфераpos. 9 - convex hemisphere
поз. 10 - фотоэлементы.pos. 10 - photocells.
Общий вид солнечной батареи в защитном кожухе изображен на фигуре 3:A general view of the solar battery in a protective casing is shown in Figure 3:
поз. 1 - солнечная панель;pos. 1 - solar panel;
поз. 7 - защитный кожухpos. 7 - protective casing
Механизм наклона солнечной панели показан на фигуре 4:The solar panel tilting mechanism is shown in Figure 4:
поз. 1 - солнечные панели;pos. 1 - solar panels;
поз. 11 - опора с вмонтированным серводвигателем для продольного наклона солнечной панели;pos. 11 - support with a built-in servomotor for longitudinal tilt of the solar panel;
поз. 12 - опора с вмонтированным серводвигателем для поперечного наклона солнечной панели;pos. 12 - support with a built-in servomotor for transverse tilt of the solar panel;
поз. 13 - опора с подшипникомpos. 13 - support with bearing
поз. 14 - рамка;pos. 14 - frame;
поз. 15 - упорыpos. 15 - stops
Источники информацииInformation sources
1 Патент RU 2 287 885 С11 Patent RU 2 287 885 C1
2 Патент RU 2 479 091 С12 Patent RU 2 479 091 C1
3 https://energo.house/sol/solnechnye-batarei-na-dachu.html?3 https://energo.house/sol/solnechnye-batarei-na-dachu.html?
4 Патент RU 116108 U84 Patent RU 116108 U8
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807127C1 true RU2807127C1 (en) | 2023-11-09 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU96077U1 (en) * | 2010-03-18 | 2010-07-20 | ООО НПП "Циркон Сервис" | COACH |
RU116108U1 (en) * | 2010-04-06 | 2012-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Циркон Сервис" (ООО НПП "Циркон Сервис") | VENTILATION SYSTEM FOR PASSENGER CAR WITH AUTONOMOUS POWER SUPPLY |
UA101017C2 (en) * | 2010-09-17 | 2013-02-25 | Украинская Государственная Академия Железнодорожного Транспорта | Method for alternative power supply of carriages of rail rolling stock from photoelectric system |
CN106696979A (en) * | 2017-01-04 | 2017-05-24 | 中车沈阳机车车辆有限公司 | Power supply system for railway box car and railway box car |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU96077U1 (en) * | 2010-03-18 | 2010-07-20 | ООО НПП "Циркон Сервис" | COACH |
RU116108U1 (en) * | 2010-04-06 | 2012-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Циркон Сервис" (ООО НПП "Циркон Сервис") | VENTILATION SYSTEM FOR PASSENGER CAR WITH AUTONOMOUS POWER SUPPLY |
UA101017C2 (en) * | 2010-09-17 | 2013-02-25 | Украинская Государственная Академия Железнодорожного Транспорта | Method for alternative power supply of carriages of rail rolling stock from photoelectric system |
CN106696979A (en) * | 2017-01-04 | 2017-05-24 | 中车沈阳机车车辆有限公司 | Power supply system for railway box car and railway box car |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Журнал Наука и техника. Раздел Техника/вооружение. Второе рождение российских бронепоездов. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gamboa et al. | Control strategy of a multi-port, grid connected, direct-DC PV charging station for plug-in electric vehicles | |
CN201580268U (en) | Solar electro automobile | |
US20100084208A1 (en) | Power generation system for use with vehicle | |
US20210323429A1 (en) | Photovoltaic and electromagnetic powered mobile electric vehicle charging station | |
CN106160197A (en) | A kind of can the photo-voltaic power supply car of automatic light tracking | |
CN204956133U (en) | Intelligence environmental protection electric motor car | |
RU2650286C2 (en) | Method of hybrid diesel-contact shunting locomotive operation with energy accumulators and shunting locomotive | |
RU2807127C1 (en) | Method of power supply for passenger cars of a special train of the railway troops | |
CN207801803U (en) | A kind of vehicle-mounted wind light mutual complementing battery charger | |
CN205768719U (en) | Novel wind-solar hybrid electric vehicle | |
US20140285123A1 (en) | Solar A/C Direct Motor Drive | |
JPH05260606A (en) | Electric road vehicle | |
Akhmedov et al. | Using solar panels to recharge car battery | |
CN209191698U (en) | Electric vehicle increases journey electricity generation system | |
Thelkar et al. | Interfacing of regulator and rectifier unit with solar charge controller for optimal utilization of solar power on railway coaches | |
Tokuyama et al. | Practical application of a hybrid drive system for reducing environmental load | |
US20240083255A1 (en) | Electric power supply system, vehicle, electric power conversion system and method | |
CN103507649A (en) | Solar power-driven automobile | |
George et al. | Roof-top solar power augmentation to auxiliary supply of passenger train | |
RU2777472C1 (en) | Method for forming battery modules of photovoltaic converters mounted on flat surfaces | |
Doubabi et al. | A Reliable Power Management Strategy of a PV-Based Electric Scooters Charging Station | |
CN109435703A (en) | Electric vehicle increases journey electricity generation system | |
Gopinath et al. | Analysis of solar and wind potential in e-mobility application | |
Lamb et al. | Efficient photovoltaic charging of electric vehicles | |
RU196346U1 (en) | Energy-efficient electric traction system for electric vehicle on solar panels |